日本の電気事業は，明治29年に東京電灯株式会社が，ドイツのアルゲマイネ会社製の発電機を購入して運転したのに始まる。これは50サイクルであった。このころ大阪電灯株式会社は，アメリカ製発電機を導入したため，60サイクルの電力を供給するようになるなど，発電機の導入の仕方によって，日本の電力のサイクルは不統一になってしまった。
水戸の場合も，明治40年8月に始めたサクション瓦斯の発電所は，ガス機関はドイツ製であったが15キロワットの発電機がアメリカ製であったことから60サイクルで出発している。日立鉱山から中里・町屋両発電所を買い入れて，大正10年3月20日には茨城電力株式会社になったが，このときも60サイクルであった。
大正14年5月には東部電力株式会社と改称し，昭和10年には東京電灯株式会社の送電線路を利用して福島地方の発電所より送電し，小山地先から専用線で茨城県内に配送する設備が完成した。これが50サイクルであったことと，電力の融通性という面から逓信省による周波数統一の指導もあって，会社は周波数50サイクルに変更することになる。
昭和10年12月27日に，水戸市水道課にも会社より，電力需給契約書第8条の一部変更として，電力周波数変更承認方の申請が提出されている。これに対し，市ではつぎのような条件付での回答をした。
1 水道給水に重大な影響があるため，全て市と協議の上設計実施すること。
2 浄水場の機械器具などに周波数変更により効率の低下や寿命などの影響がでないこと。
これにはその製作所の機能確認証明書が必要。
3 水道は無断水を原則とするので，工事施行には給水上絶対に支障がないようにすること。
4 工事施行は全て会社の負担ですること。
5 5月より9月までは給水上支障があるので，その他の期間であること。
6 工事の方法など全て本市の承認をもとに決定すること。
昭和11年1月31日に，会社が市の条件を承認したことで改造工作の準備が始まった。ところが，条件2の件については確約が不可能と判明した。周波数変更が国家政策であっても，市民の利害に直接関係し，給水体制に不安があるため，会社側の強い同意要請があったが，改造を拒否した。
3月25日に会社は，「水道供給の重大性に鑑み，貴市の既設々備に対し改造又は変更を加へざることが，最も安全妥当なる方法」と，従来通り60サイクルの供給を連絡してきた。それによると，水戸市を中心とする一般電力は昭和11年6月より50サイクルにするが，当分の間は水戸変電所に契約相当量の周波数変換器を設置し，供給するとある。
これは，現契約の最大量250キロワットの設備はできるが，将来の給水量増加にともなう電力増量の変更工事は水戸市の負担となること。周波数変換器の故障時に，代替は不可能であり，変換機と浄水場間の断線には従来のような別系統の送電線は利用できないこと，などの問題がでてきた。
周波数を変えた場合について再び検討をすると，全面的に機能は低下するが，それを防止する手段が2つあった。発電機はそのままとし，ポンプだけ改造するとその機能は90パーセント以上を保つことができる。ただ，そのために要する時間が約2か月必要であり，その間給水を中断しなければならない。他に歯車増速装置，すなわち周波数変更によるポンプの回転数（毎秒1,800回転）が約2割近く低下するのを，歯車装置の改造で増速して保持する方法である。
「ギャーボックス」
8月に市会の承認を受けて，浄水場のポンプ設備に対して歯車増速設備を会社側の負担で実施することを昭和12年2月26日に協定した。内容は，昭和8年度に設置した予備用自家発電の60サイクルのディーゼル・エンジンを利用することを考慮し，2段切替歯車連結とされた。50サイクル運転時は定格電圧を3,500ボルトから3,000ボルトに低下させ，過熱及び無負荷損失を防ぐようにしている。なお，このために要した経費は，2万3,000円と伝えられる。
「ギャーボックス」据付図
それらの仕様書は，専門的で，一般書物には必要ないが，資料としての価値が高いので特別に全文を記す。
水戸市水道受電周波数変更ニ伴フ電動機直結喞筒ヲ歯車式接続ニ改造工事仕様書
第1章 一般事項
第1条 本工事ハ水戸市水道浄水場電力周波数ノ変更ニ伴ヒ低揚電動機直結喞筒及高揚電動機直結喞筒ノ電動機直結ヲ歯車式接続ニ改造並周波数変更ニ伴ヒ誤差ヲ生スル現設備電気器具ノ改造又ハ新規供給取付据付等ノ一切ノ工事ヲ為スモノトス
第2条 本工事ノ請負人ハ本市ノ現水道給水上ニ些少ノ支障ナカラシムルハ勿論場内諸工作物並樹木等ニ汚染損傷ナカラシムル様充分注意シ且現場係員ノ命ニ絶対従フモノトス
第3条 本工事請負人ハ本工事施工ノ為生シタル直接又ハ間接ノ損害ヲ総テ本市ニ対シ補償スル義務アルモノトス
第4条 本工事ハ本市カ水道給水ヲ継続シツツ施行スルヲ要スルニ付之カ送配水上ニ支障アリト認メタルトキハ何時ナリト雖工事ヲ休止セシムルコトアルモ請負人ハ之ニ対シ異議ヲ申立ツルコトヲ得ス
第5条 本工事施行場所ハ上水道ニシテ而カモ飲料水ヲ常時直接送水シツツアル場所ニ付特ニ衛生上注意シ且係員ノ指揮ニ従フモノトス
第6条 請負人ハ工事従業中誤テモ浄水井ニ工具又ハ材料等ヲ落下セシメサル様充分ニ之ガ保護ヲ為シ施行スルモノトス
第7条 請負人ハ本市ニ於テ指定シタル場所以外ニ工事従業員等ノ両弁ヲ為サシメサル様注意スルモノトス
第8条 請負人ハ工事従業員ヲ工事上必要ナル場所以外ニ出入ヲ禁シ置クモノトス
第9条 機械器具ノ検査又ハ試運転ノ結果改造若ハ擯却ヲ命シタルトキハ遅滞ナク補修又ハ取替ヲ為スモノトス
第10条 物件及工事ノ検査及其ノ可否等ニ関スル本市ノ判定ニ対シ請負人ハ異議ヲ申立ツルコトヲ得ス
第11条 本市ニ於テ機械器具ヲ正式ニ受領スル迄ハ本工事物件保管ノ責ハ請負人ニアルモノトス
第12条 本工事ノ機械器具装置ノ受渡ハ各條ノ要件ヲ具備シ且現場試運転ニ合格シタル後トス
第13条 請負人ハ契約締結後30日以内ニ機械器具ノ寸法組立図其ノ他設計図改造方法書等各3通宛提出シテ本市ノ承認ヲ受ケタル後製作ニ着手スルモノトス
第14条 総テ機械器具ノ試験及試運転ハ本市係員立会ノ上之ヲ施行シ其ノ成績表ハ請負人之ヲ作成ノ上本市ニ提出スルモノトス本試験及試運転ニ要スル費用ハ総テ請負人ノ負担トス
第15条 本仕様書に明記セサルモノト雖機械改造装置其ノ他電力周波数変更ニ伴ヒ当然必要ナルモノアルトキハ請負人ノ負擔ヲ以テ完備スルモノトス
第16条 本市ハ機械器具其ノ他ニ付多少ノ変更ヲ命スルコトアルモ請負人ハ請負金額ノ変更ヲ為ササルモノトス
第17条 機械ハ総テ錆止メ塗装ノ上持込ミ据付ヲ為シ現場試運転ノ後更ニ化粧塗スヘシ
第18条 請負人ハ本工事受渡後満1年間機械器具装置ノ完全ニ付之ヲ保証スヘシ但シ不可抗力又ハ本市ノ過失ニ依リテ之ヲ破損シタル場合ハ此ノ限ニ在ラス
第19条 本工事ハ図面ト照合ノ上左記要項ニ依リ見積書ヲ提出スヘシ
（1）低揚電動機直結喞筒ヲ歯車式改造工事
（2）高揚電動機直結喞筒ヲ歯車式改造工事
（3）電気器具ノ改造又ハ新規取付工事
第20条 本工事仕様書ニ疑議ヲ生シタル場合ニハ本市ノ判定ニ従フモノトス
第21条 工期
昭和 年 月 日限トス
第2章 歯車式改造工事
第22条 第19条ニ掲記シタル改造工事トハ左記設備ノ機械器具ノ改造ヲ為スモノトス
（1）「電動機直結」横軸両側吸水型渦巻喞筒 1台
喞筒揚水量 毎分時 200立方呎
全揚程 35.5呎
吸込管及吐出管 口径 9吋
効率（規程揚水量及揚程ニ於テ）72％以上
電動機馬力 30英馬力
電動機同期速度 毎分時 1,200回転
（2）「電動機直結」横軸両側吸水型渦巻喞筒 2台
喞筒揚水量 毎分時 100立方呎
全揚程 35.5呎
吸込管及吐出管 口径 7吋
効率（規程揚水量及揚程ニ於テ）70％以上
電動機馬力 15英馬力
電動機同期速度 毎分時 1,200回転
（3）栗鼠籠型回転子半密閉交流誘導電動機 1台
電気方式 交流三相三線式
電圧 200「ヴォールト」
周波数 60「サイクル」
出力 30英馬力
同期速度 毎分時 1,200回転
定格 連続 定格
附属品 起動補償器
（4）栗鼠籠型回転子半密閉交流誘導電動機 2台
電気方式 交流三相三線式
電圧 200「ヴォールト」
周波数 60「サイクル」
出力 15英馬力
同期速度 毎分時 1,200回転
定格 連続 定格
附属品 起動補償器
（5）「電動機直結」横軸二段「タービン」喞筒 1台
喞筒揚水量 毎分時 125立方呎
全揚程 222呎
吸込管及吐出管 口径 8吋
効率（規程揚水量及揚程ニ於テ）76％以上
電動馬力 85英馬力
電動機同期速度 毎分時 1,800回転
（6）「電動機直結」横軸二段「タービン」喞筒 2台
各喞筒揚水量 毎分時 62.5立方呎
全揚程 222呎
吸水管及吐出管 口径 6吋
効率（規程揚水量及揚程ニ於テ）74％以上
電動馬力 45英馬力
電動機同期速度 毎分時 1,800回転
（7）「電動機直結」横軸二段「タービン」喞筒 2台
各喞筒揚水量 毎分時 75立方呎
全揚程 140呎
吸水管及吐出管 口径 6吋
効率（規程揚水量及揚程ニ於テ）74％以上
電動機馬力 40英馬力
電動機同期速度 毎分時 1,800回転
（8）捲線型回転子密閉通風型交流誘導電動機 1台
電気方式 交流三相三線式
電圧 3,300「ヴォールト」
周波数 60「サイクル」
出力 85英馬力
同期速度 毎分時 1,800回転
定格 連続 定格
附属品 起動制御器及抵抗器
（9）捲線型回転子密閉通風型交流誘導電動機 2台
電気方式 交流三相三線式
電圧 3,300「ヴォールト」
周波数 60「サイクル」
出力 45英馬力
同期速度 毎分時 1,800回転
定格 連続 定格
附属品 起動制御器及抵抗器
（10）捲線型回転子密閉通風型交流誘導電動機 2台
電気方式 交流三相三線式
電圧 3,300「ヴォールト」
周波数 60「サイクル」
出力 40英馬力
同期速度 毎分時 1,800回転
定格 連続 定格
附属品 起動制御器及抵抗器
（11）電気機械器具ニシテ周波数及「サイクル」双方ニ使用シテ機能其ノ他ニ大ナル影響ナキモノハ再使用シ其ノ他ハ新タニ取付又ハ改造ヲ為スモノトス
第23条 前条ノ現設備ヲ電力周波数及60「サイクル」ニ於テ喞筒運転ヲ為ス目的ニテ双方切替歯車連結ニ改造スルモノトス
第24条 歯車ハ最高級材質ヲ使用シ歯車函ニ収メ加熱ヲ防ク設備トシテ水冷式消冷却ト為スヘシ但シ給水管及排水管ニ連絡スル必要ナル導水設備ハ本市ニ於テ施行ス
第25条 歯車ノ廻転速度変化ハ歯車函ノ外部ニ「ハンドル」ニ依リ「クラツチ」ヲ便利ニ切替装置ヲ為シ尚「ハンドル」ノ位置ヲ標記スヘシ
第26条 歯車ノ能率ハ電力周波数50及60「サイクル」各場合ニ於テモ左記ニ依ルモノトス 無負荷ヨリ全負荷ニ於テ95％以上
第27条 歯車ノ歯カ万一ニモ不完全接触又ハ振動ノ為ニ騒音ヲ発生セサル様綿密ナル設計製作ヲ要ス但シ已ムヲ得サル音響ノ為室内談話ヲ為シ得サル場合ニハ防音装置ヲ施スヘシ
第28条 歯車式連結ニ改良シタル為ニ現設備体裁ヲ換ヒサル様堅牢ニ製作シタル機械器具タルヘシ
第29条 各歯車函ニハ油準計，寒暖計及給油嘴，排油嘴等ノ装置ヲ附スヘシ
第30条 電動機ト喞筒トハ鋳鉄製共通床盤上ニ据付ケルコトヲ要ス
第31条 共通床盤ノ寸法ハ第13条ニ依リ図面作成ノ上現場工作物関係ヲ調査ノ後機械配置ヲ決定スルモノトス
第32条 機械配置図決定後本市ニ於テ機械据付又ハ取付ニ必要ナル建築物ノ改造ヲ施行ス
第33条 電気機械器具又ハ計器ハ周波数50及60「サイクル」双方使用スルモノニシテ甚シク誤差又ハ操作上影響ナキ限リ現設備ヲ使用シ他ハ新規ニ二重設備ヲ為シ又ハ改造シテ双方トモ使用シ得ルモノタルヘシ
第34条 前条ノ甚シク誤差又ハ操作上影響ナキ限度トハ日本工芸委員会ノ規格ニ合格シ逓信省電気工作物規程ニ抵触セサル範囲内トス但シ計器類ハ普通級ニ合格スルモノトス
第35条 歯車ノ取付数及ピン類ヲ豫備トシテ附スヘシ
以上の周波数変更の交渉は，昭和11年7月2日に東部電力株式会社を合併した大日本電力株式会社と水戸市との間でなされた。会社は昭和11年11月11日の合意により，昭和12年3月25日に「電力需要契約ニ関スル件」の中で，周波数変更工事による歯車増進器の設置が，能率低下となれば製作所による歯車能率試験表の割合によって使用電力量を補償すると明示した。これをもとにして水戸市が，将来の危険を見込んで5パーセントの割合を要請すると，会社側は改造の結果の能率が良いことと社内規定をもとに4パーセントの案を出した。その後，数回の協議によって4.5パーセントの割合で決定し，昭和15年4月26日に14年度についての承認を会社が正式に認定している。
使用電力契約（昭和13年度分）
周波数変更割引率通知（昭和15年度分）
この連絡を受けた水戸市は，昭和14年度の電力料をつぎのように算出した。使用料は年間54万8,475キロワットに対して1万969円50銭であったが，使用量の4.5パーセント割引は52万3,794キロッワトで，その代金は1キロワット2銭のため，1万475円88銭となる。
昭和14年度ポンプ運転使用電力